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第1章 绪论 1

1.1 计算机辅助设计技术发展概况 1

1.1.1 计算机辅助设计技术发展的时代背景 1

1.1.2 计算机辅助设计技术发展的过程 4

1.1.3 CAD技术的发展趋势及国内机械产品CAD技术的现状 5

1.2 CAD技术在泵产品设计中的应用 7

1.2.1 国内外泵产品CAD技术的发展及现状 8

1.2.2 泵产品CAD技术存在的主要问题 11

1.3 离心泵水力设计的现状及发展趋势 14

1.3.1 现代水力设计的基本要求 14

1.3.2 离心泵水力设计方法 15

1.3.3 离心泵优化设计方法 15

1.4 离心泵性能预测的现状及发展趋势 17

1.4.1 离心泵性能预测的现状 17

1.4.2 离心泵性能预测的国内外动态和发展趋势 18

1.5 工程数据库技术在泵产品CAD技术中的应用 19

1.5.1 工程数据库技术 20

1.5.2 工程数据库设计方法 22

1.5.3 工程数据库技术在泵产品CAD技术中的应用 23

1.6 叶轮机械内部流动的研究 24

1.6.1 CFD技术的应用现状及关键技术 25

1.6.2 离心泵内流数值模拟方法 27

1.7 研究内容及背景 33

1.7.1 研究背景和意义 33

1.7.2 主要内容与创新 37

1.8 本章小结 40

参考文献 41

第2章 离心泵叶轮设计理论及分析 44

2.1 离心泵水力设计的任务及要求 44

2.1.1 离心泵水力设计的任务 44

2.1.2 现代离心泵水力设计的要求 46

2.2 离心泵基本控制方程 47

2.2.1 叶轮基本控制方程 47

2.2.2 基本控制方程的意义 49

2.2.3 叶片数对理论扬程的影响 50

2.3 叶轮几何参数对泵外特性的影响 52

2.4 离心泵蜗壳的基本方程 53

2.4.1 蜗壳 53

2.4.2 扩压导叶 54

2.5 离心泵内损失与效率 55

2.5.1 离心泵内损失 56

2.5.2 轴功率损失计算 58

2.5.3 叶轮做功 60

2.5.4 总损失及效率 60

2.6 离心泵叶轮基本参数的确定 60

2.7 速度系数法的分析与应用 61

2.7.1 Z和β2的计算 62

2.7.2 R2的计算 63

2.7.3 B2的计算 65

2.7.4 D2的计算 66

2.8 理论计算法 67

2.9 本章小结 68

参考文献 69

第3章 设计方法学及其在水泵产品模型设计中的应用 70

3.1 设计方法学在产品模型设计中的应用 70

3.1.1 设计方法学概述 70

3.1.2 设计方法学在水泵产品模型设计中的应用 72

3.2 系统设计思想 77

3.3 系统结构及模块功能 78

3.3.1 系统功能结构的设计 78

3.3.2 系统模块功能分析 78

3.4 本章小结 80

参考文献 80

第4章 原理方案设计模型及其在水泵设计中的应用 84

4.1 模型设计方法 82

4.1.1 设计方法 83

4.1.2 水泵设计领域的专业知识（水泵设计的特点） 84

4.2 原理方案设计模型 85

4.3 水泵原理方案设计应用实例 88

4.4 本章小结 91

参考文献 91

第5章 工程数据库建模及其二次开发 93

5.1 基于面向对象技术的CAD系统开发 93

5.1.1 AutoCAD二次开发语言及工具 93

5.1.2 面向对象技术在工程数据库中的应用 98

5.1.3 基于面向对象技术工程数据库的实现 102

5.2 水泵CAD系统中工程数据库建模 105

5.2.1 工程数据库技术概论 105

5.2.2 水泵CAD系统中工程数据库建模 110

5.2.3 水泵CAD系统工程数据库实现 113

5.2.4 水泵CAD系统工程数据库处理 116

5.3 本章小结 119

参考文献 119

第6章 叶片三维设计模型的研究与开发 120

6.1 引言 120

6.1.1 三维CAD技术的重要意义 120

6.1.2 建立全参数驱动三维模型的必要与可行 121

6.2 水泵叶轮设计中轴面流道及流线的确定 122

6.2.1 应用网格生成技术确定轴面流道 122

6.2.2 轴面流道的校核及修正 125

6.2.3 应用实例及分析 126

6.3 水泵叶片设计中参数曲线的应用研究 129

6.3.1 问题的提出 129

6.3.2 参数曲线理论 129

6.3.3 参数曲线在水泵叶片设计中的应用 131

6.4 水泵叶片三维设计模型的开发 136

6.4.1 基于保角变换法的空间流线求取算法 137

6.4.2 叶片三维曲面造型 139

6.5 基于势-流函数水泵叶轮轴面流道设计 140

6.5.1 流函数和势函数方程的求解 140

6.5.2 势流函数的数值求解 142

6.5.3 正交网格的生成 147

6.5.4 计算分析 149

6.6 本章小结 150

参考文献 151

第7章 复变函数理论在水泵水力设计中的应用研究 153

7.1 网格生成理论及技术 154

7.2 数值保角变换 155

7.2.1 Theodorsen变换法 156

7.2.2 Symm变换法 156

7.2.3 Wegmann变换法 157

7.3 水泵轴面流道保角变换设计的正变换及计算技术 157

7.3.1 第一次正变换 158

7.3.2 第二次正变换 158

7.3.3 第三次正变换 159

7.3.4 第四次正变换 169

7.3.5 第五次正变换 171

7.4 水泵轴面流道保角变换设计的反变换及计算技术 175

7.4.1 第一次反变换 176

7.4.2 第二次反变换 178

7.4.3 第三次反变换 179

7.4.4 第四次反变换 179

7.4.5 第五次反变换 180

7.5 算法及程序实现 181

7.5.1 语言的选择 181

7.5.2 矩阵运算 182

7.5.3 注意的细节 182

7.5.4 数据文件的处理 182

7.5.5 程序的优化 183

7.6 本章小结 183

参考文献 185

第8章 水泵叶轮叶片三维参数化造型系统研究 186

8.1 引言 186

8.1.1 参数化设计技术 187

8.1.2 图形支撑平台的选择 189

8.2 Pro/E软件的二次开发 191

8.2.1 图形支撑平台的二次开发 191

8.2.2 Pro/E软件系统 194

8.2.3 Pro/TOOLKIT二次开发工具 195

8.2.4 同步模式与异步模式 196

8.2.5 基于参数化的二次开发步骤 200

8.3 设计思想与系统结构 202

8.3.1 设计思想 202

8.3.2 功能结构 202

8.4 系统的关键技术及其实现 204

8.4.1 轴面流道生成 204

8.4.2 轴面流道过流断面面积检查 212

8.4.3 叶片进口边及进口安放角确定 213

8.5 叶片绘制 219

8.5.1 平面投影图的绘制 219

8.5.2 叶片三维造型 220

8.6 离心泵实体造型研究 221

8.6.1 叶轮三维模型设计及研究 221

8.6.2 蜗壳三维模型设计及研究 224

8.6.3 CFD计算模型三维造型 225

8.7 本章小结 226

参考文献 227

第9章 水泵性能综合预测 229

9.1 最佳进口直径的选择 229

9.1.1 进口相对速度与最佳进口直径 229

9.1.2 必需汽蚀余量与最佳进口直径 232

9.1.3 计算实例 235

9.2 进口预旋及分析 236

9.3 进口冲击损失 238

9.4 水泵性能综合预测方法 241

9.4.1 平均流线法 241

9.4.2 损失模型法 241

9.4.3 计算结果分析 242

9.5 离心泵内水力损失分析 244

9.6 进口回流的控制 247

9.7 本章小结 248

参考文献 249

第10章 离心泵叶轮内部流场的数值模拟 250

10.1 引言 250

10.1.1 水泵内流场研究的意义 250

10.1.2 基于CFD的离心泵设计系统 252

10.2 计算模型 252

10.2.1 网格生成及控制方程 252

10.2.2 旋转叶轮和静止蜗壳间耦合模型 253

10.2.3 湍流模型、计算方法及边界条件 254

10.3 离心泵内部流场计算结果及分析 256

10.3.1 离心泵内定常流动分析 256

10.3.2 蜗壳对离心泵内部流动影响分析 264

10.3.3 叶轮对离心泵内部流动影响分析 267

10.3.4 叶片对离心泵内部流动影响分析 268

10.4 本章小结 269

参考文献 270